CN105108084A - 金属连铸结晶器液冷窄面铜板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属连铸结晶器液冷窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，所述工作铜板边侧向所述工作铜板的工作面上部弯曲形成倒角面，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙；本发明在加工时可在背板上设置密封壁，能够保证冷却液的密封性，也可直接与结晶器宽板组成环形水槽，在保证结晶器装置稳定的情况下，获得最佳的导热效果；避免局部铜板受热变形的情况，本装置在保证导热效果且能够提高钢坯质量，延长铜板的使用寿命。

Description

金属连铸结晶器液冷窄面铜板

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别是一种金属连铸结晶器液冷窄面铜板。

背景技术

随着世界冶金技术的发展，现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质、高裂纹敏感性钢种已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产；这其中主要的技术进步之一是大断面铸坯连铸技术的发展；大断面铸坯连铸技术的发展，钢材的压缩比增加，钢材的产品质量提高；但铸坯断面的增大带来的不利影响就是：在连铸过程中由于铸坯体积较大，在凝固的过程中其由液相变为固相时，需要释放大量的热来保证固化的效果，若铜板导热效果不佳则极易导致散热不通畅，固化效果不佳的现象，在牵引辊牵引时若固化外皮过薄则极易导致受压变形，轻则影响钢坯质量重则可能由于受压造成钢坯钢皮破裂导致钢水泄漏的严重生产事故。

中国实用新型专利ZL02214026.3（公告号CN2547438Y，名称“板坯连铸结晶器窄边铜板”)提供了一种带侧面倒角的结晶器窄面铜板，其倒角尺寸为6～10mm，角度为45度。该专利并未有指出侧面倒角的冷却方式，不利于一个水平面上产品冷却的一致性。CN201744629Y的专利，公开了一种连铸用组合结晶器的窄面铜板，其虽然设置较为全面的冷却槽，但是冷却面较小势必会影响冷却的效果，造成导热不良的现象发生。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，公开一种中部设置液冷面的倒角窄板。

为了实现上述目的所采用的技术方案：

一种金属连铸结晶器液冷窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，所述工作铜板边侧向所述工作铜板的工作面上部弯曲形成倒角面，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙。

所述倒角面与所述工作铜板的水平面夹角α为20～35°。

所述倒角面的起始端为由工作铜板中心向两侧边距离1/2～2/3处。

所述连接件为所述工作铜板的背面设置圆柱凸台，所述圆柱凸台与所述工作铜板设计为一体，所述圆柱凸台上部设置螺纹。

所述连接件上的凸起为所述圆柱凸台处设置的台阶面或套设在所述圆柱凸台上的圆筒。

所述螺纹表面设置镀铬层。

本发明采用工作铜板通过向工作铜板的工作面上部弯曲形成倒角面，并且倒角面与工作铜板工作面的水平面夹角的锐角为α，能够很好的解决边角开裂的技术难题，采用整块铜板弯曲而成，使其背面的接触面积与工作铜板工作面至液冷面的厚度是均等的；在工作铜板背面的整个面均与冷却剂相接触，增大了导热的效果，同时由于形状类似与倒梯形的凹型面，增大了导热面。

在工作铜板背面设置与其连为一体的圆柱凸台，并在圆柱凸台的上部设置螺纹，使其具备螺栓的功能，能够套设在背板上，然后通过螺母将背板与工作铜板相固定；在螺纹表面设置镀铬层，其能够保证螺纹具备很强的硬度，提升了螺纹的工作强度，保证了连接的强度与稳定性；为了保证工作铜板与背板之间间隙的大小可以在圆柱凸台上设置台阶面或圆筒的结构形式，来保证背板与工作铜板的冷却剂间隙的稳定，同时为了保证冷却剂的快速流动，在圆柱凸台下部设置导流孔，保证冷却剂的流动；采用的圆筒可在下部、中部、上部或全部设计为镂空状，以此来进一步增大冷却剂与工作铜板背面的接触面积，同时不影响工作铜板与背板的连接强度。

申请人在作出大量研究实验后得出在20～35°的范围内不仅能够避免直角的出现，将直角变为钝角，将直线面形成均匀的过度面，增大了钢坯与铜板的接触面，提高了热传导的效果；同时将倒角面的起始端设置在由工作铜板中心向两侧边距离1/2～2/3处，能够使得窄板不仅形成平缓的曲面而且也能够与宽板形成较为平缓的夹角，在两者的相互协同作用下获得的钢坯表面质量与边角质量最好；进一步的，可将工作铜板的两个倒角面设置为向内凹陷的圆弧面，能够增大与铜板的接触面积提高导热的效果，也使得钢板面均匀散热，避免局部急冷造成的裂纹现象。

本发明在加工时可在背板上设置密封壁，能够保证冷却液的密封性，也可直接与结晶器宽板组成环形水槽，在保证结晶器装置稳定的情况下，获得最佳的导热效果；避免局部铜板受热变形的情况，本装置在保证导热效果且能够提高钢坯质量，延长铜板的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的夹角α的局部结构示意图；

图3是本发明的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例一连接件处的结构放大示意图；

图5是本发明实施例二连接件处的结构放大示意图；

图6是本发明实施例三连接件处的结构放大示意图；

图7是本发明装配孔的结构放大示意图；

图8是本发明圆筒的结构放大示意图。

具体实施方式

为了进一步的说明本发明的优越性，对本发明的性能进行不同数据的测试：

第一组：采用相同的结晶器铜板分别采用平面铜板与背板的固定连接的形式、常规倒角窄板和本发明的结构形式，分别测试钢坯的裂纹情况、边角开裂率和使用寿命，获得的实验数据如下表所示：

名称	裂纹率%	边角开裂率%	使用寿命（万吨）
				平面铜板与背板固定连接	7～8	8～11	8～10
常规倒角窄板	5～6	4～6	5～7
				本发明	0.5～1.2	0.6～1.5	12～14

注：本组实验测试为生产200～240毫米不锈钢板获得的数据，连续对200套设备进行测试获得的平均范围值。

由上表可以看出虽然采用相同结晶器铜板均应用在生产200～240毫米厚度的不锈钢连铸结晶器中，经过200套设备连续不断的生产获得平均数值可以看出，本发明不仅减少了裂纹率而且边角开裂率与使用寿命也得到了极大的提升且未增加成本；而平面铜板与背板固定连接其虽然使用寿命长，但依然存在较高的边角开裂率与裂纹率，而常规倒角窄板虽然裂纹率与边角开裂率较低但是其使用寿命不佳，而本发明不仅兼顾了其各自的优点而意想不到的是其性能大大提升。

第二组：采用本发明的连接方式、常规凸台螺栓连接和平面螺栓连接，分别测试单位面积（1平方米）工作铜板获得相同强度所用的螺栓数量和使用寿命，获得的数据如下：

名称	螺栓数量	使用寿命（万吨）
			本发明连接方式	60～80	12～14
常规凸台螺栓连接	100～120	8～10
			平面螺栓连接	180～200	6～8

注：本组实验测试200次，实验采用1.8米长的铜板凸台面积为4～8平方厘米，采用的螺栓为M16/M12的细牙钢制螺栓获得的平均数据。

由上表可以看出尽管均采用相同的螺栓，但是要想获得相同的连接强度，本发明仅需60～80个其代表的是本发明工作铜板背面设置的圆柱凸台的数量，而常规凸台螺栓连接与平面螺栓连接，其由于设置螺栓数量多则导致工作铜板背面的导热面减少，但数量众多的螺栓却没有增加使用寿命，而本发明不仅结构稳定而且导热面增大，使得使用寿命大大增加。

第三组：采用本发明的结构形式，分别在1/2、3/5、2/3处设置为倒角面的起始端，并采用20、25、30和35°夹角的倒角面，分别测试钢坯的边角裂纹率、钢坯的表面质量和使用寿命，获得的数据如下：

名称	表面裂纹率%	使用寿命（万吨）	边角开裂率%
				1/2处20°	1.19	12.8	0.93
3/5处20°	0.85	13.8	1.35
				2/3处20°	0.96	12.3	1.48
1/2处25°	0.99	12.6	1.50
				3/5处25°	0.68	12.9	0.95
2/3处25°	1.03	13.1	1.11
				1/2处30°	1.11	13.5	1.25
3/5处30°	0.502	14.05	0.604
				2/3处30°	0.66	13.7	0.69
1/2处35°	0.76	12.2	1.03
				3/5处35°	0.69	13.4	0.96
2/3处35°	0.97	12.8	1.49

注：本组实验测试为每项测试200次，生产320*280mm方坯的2.8米长铜板分别在1/2、3/5、2/3处设置为倒角面的起始端，并采用20、25、30和35°夹角的倒角面获得的平均数据。

由上表可以看出在3/5处设置倒角面为起始端，并采用30°夹角的倒角面，综合性能最佳，不仅使用寿命长而且边角开裂率和表面裂纹率均很低，其相互协同的作用下使得产品的合格率很高。

以下结合附图1～8具体实施例进一步说明本发明的优越性：

实施例一：

一种金属连铸结晶器液冷窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述工作铜板1边侧向工作铜板的工作面上部弯曲形成倒角面4，所述连接件3通过其上设置的凸起与背板2之间构成冷却剂间隙5。

所述倒角面4与工作铜板的水平面夹角α为20°。

所述倒角面4的起始端为由工作铜板1中心向两侧边距离1/2处。

所述连接件为所述工作铜板1的背面设置圆柱凸台33，所述圆柱凸台33与所述工作铜板1设计为一体，所述圆柱凸台33上部设置螺纹35。

所述连接件3的凸起为圆柱凸台处的台阶面38。

所述圆柱凸台33下部设置导流孔32a。

本实施例在圆柱凸台下部设置导流孔，其在不降低结构强度的情况下增加了冷却剂与工作铜板背面的接触面，加快了散热的效果。

实施例二：

其与实施例一的区别在于：

所述倒角面与4工作铜板的水平面夹角α为25°。

所述倒角面的4起始端为由工作铜板中心向两侧边距离2/3处。

所述连接件为所述工作铜板1的背面设置圆柱凸台33，所述圆柱凸台33与所述工作铜板1设计为一体，所述圆柱凸台33上部设置螺纹35。

所述连接件3的凸起为套设在圆柱凸台上的圆筒32b。

所述圆筒32b上设置导流孔。

在圆筒上设置导流孔能够使得冷却剂在其中流动，带走圆柱凸台与圆筒上的热量，加快了散热面，减少了冷却剂的阻力。

实施例三：

其与实施例二的区别在于：所述倒角面4与工作铜板的水平面夹角α为30°。

所述倒角面4的起始端为由工作铜板中心向两侧边距离3/5处。

所述连接件为所述工作铜板1的背面设置圆柱凸台33，所述圆柱凸台33与所述工作铜板1设计为一体，所述圆柱凸台33上部设置螺纹35。

所述连接件3的凸起为套设在圆柱凸台上的圆筒32b。

所述圆筒32b上设置导流孔。

所述圆柱凸台33上部螺纹处沿径向设置圆孔34。

所述背板2边侧的孔内壁设置与背板侧面连通的装配孔37。

所述圆孔34与装配孔37内设置刚性拉紧绳36。

所述背板2的背面高于圆孔34的所处的平面。

实施例四：

一种金属连铸结晶器液冷窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述工作铜板1边侧向工作铜板1的工作面上部弯曲形成圆弧状，所述连接件3通过其上设置的凸起与背板2之间构成冷却剂间隙5。

所述工作铜板1与背板2的横截面呈半椭圆状。

椭圆的长弦与短弦的比值为3.5/1。

所述连接件为所述工作铜板1的背面设置圆柱凸台33，所述圆柱凸台33与所述工作铜板1设计为一体，所述圆柱凸台33上部设置螺纹35。

所述连接件3的凸起为圆柱凸台处的台阶面38。

所述圆柱凸台33上部螺纹处沿径向设置圆孔34。

所述背板2边侧的孔内壁设置与背板2侧面连通的装配孔37。

所述圆孔34与装配孔37内设置刚性拉紧绳36，所述装配孔37外侧设置固定件对刚性拉紧绳36进行拉紧。

所述背板2的背面高于圆孔34的所处的平面。

所述螺纹35表面设置镀铬层。

本实施例，其将工作铜板设计为半椭圆状，进一步的增大了工作铜板的工作面，同时也增大了在相同间隙内工作铜板与钢坯的接触面，将直角过度的更加平缓，进一步的避免了边角裂纹的出现，且在圆孔与装配孔内设置刚性拉紧绳，其能够保证在螺母固定后通过刚性拉紧绳对圆柱凸台提供一种向外的拉紧力，使得背板与工作铜板固定的更加牢固，同时可根据实际的需要调整刚性拉紧绳的拉力，以此来获得最佳的实用效果。

生产实践，某钢厂3台中薄板坯高拉速铸机结晶器，钢包容量150t，板坯尺寸为900mm×135mm，连铸机半径为5.3m，冶金长度24.5m，设计拉速为1.5～2.3m/min，获得钢板的裂纹率11～13%，边角开裂率为10～11%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为450炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为0.5～1%，边角开裂率为0.7～1.2%，减少了钢板裂纹与边角开裂的发生，大大提高了产品的质量，同时该高拉速铸机结晶器平均寿命延长为925炉，大幅度提高了中薄板坯连铸结晶器的寿命。

Claims (6)

1.金属连铸结晶器液冷窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，其特征在于：所述工作铜板边侧向所述工作铜板的工作面上部弯曲形成倒角面，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙。

2.如权利要求1所述的金属连铸结晶器液冷窄面铜板，其特征在于：所述倒角面与所述工作铜板的水平面夹角α为20～35°。

3.如权利要求1或2所述的金属连铸结晶器液冷窄面铜板，其特征在于：所述倒角面的起始端为由工作铜板中心向两侧边距离1/2～2/3处。

4.如权利要求1所述的金属连铸结晶器液冷窄面铜板，其特征在于：所述连接件为所述工作铜板的背面设置圆柱凸台，所述圆柱凸台与所述工作铜板设计为一体，所述圆柱凸台上部设置螺纹。

5.如权利要求1或4所述的金属连铸结晶器液冷窄面铜板，其特征在于：所述连接件上的凸起为所述圆柱凸台处设置的台阶面或套设在所述圆柱凸台上的圆筒。

6.如权利要求4所述的金属连铸结晶器液冷窄面铜板，其特征在于：所述螺纹表面设置镀铬层。